一种用于偏振光产生和检测的复合波片组的优化设计方法

专利名称：一种用于偏振光产生和检测的复合波片组的优化设计方法
技术领域：
本发明属于偏振光传播理论、偏振器件性能表征、偏振器件设计、偏振光产生和检测的技术领域，具体涉及一种用于高数值孔径成像系统偏振光产生和检测的复合波片及复合波片组的优化设计方法。
背景技术：
高分辨成像需要大数值孔径(NA)偏振成像技术与系统，例如高分辨偏光显微镜或高数值孔径浸没式光刻机。但是，高NA偏振成像系统中需要产生偏振光、检测和控制偏振光特性。产生偏振光、检测光的偏振态和控制光学系统引起的偏振效应需要在系统中置入各类波片(全波片、1/4波片、1/2/波片或任意波片)，实现任意角度入射的偏振光经过波片 后，其光矢量的两个正交分量产生特定的相位延迟。通常，由一片波片制成的零级波片(如零级1/4波片，1/2波片或全波片)太薄而难于制作，由两片具有相同折射率的波片构建的复合波片，可以解决这个问题，即第一片波片的快轴与第二片波片的慢轴重合，调整两个晶片的厚度，使这两片波片的厚度差等于零级波片的厚度。但是，在给定的高数值孔径(ΝΑ>0. 6)成像光学系统中，360度入射面内入射的光波被某一物点衍射的多级衍射光以不同角度入射到波片上，这些不同入射面内、不同角度入射的偏振光波通过波片后，其光矢量的两个正交分量之间的相位延迟随光波所在的入射面和入射角度发生变化，进一步引起附加的偏振效应和测量误差。在高数值孔径光学系统中，文献(SPI E，2008，6834:683408-1—683408-14)引入具有不同折射率材料复合波片构成复合波片组，如两个正晶片( > Iitl)的复合波片和两个负晶片( < Iltl)的复合波片构成四片式复合波片组，用这样的方法来减少或补偿一种材料构成的复合波片引起的相位延迟随入射光方向的变化。但是，论文中的利用了近似公式进行复合波片组的设计，而且利用文献中的近似公式设计的1/4波片并没有产生相应的相位延迟量。不同角度光入射到两个正晶片制成的复合波片I和负晶片制成的复合波片2构成四片式复合波片组后，虽然不同角度入射光的两个正交分量之间的相位延迟量的差别大幅减小，但必须控制不同角度入射光矢量的两个正交分量之间相位延迟量的差异达到最小或接近零，提高检测精度；而且由于波片厚度的实际加工能力及精度有限，需要我们对四片式复合波片组进行正确的设计和优化，控制不同入射面、不同入射角度的多个光波经过复合波片组后，不同入射光矢量的两个正交分量之间的相位延迟量，使其之间的差值控制在最小的范围内或接近零。

发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于偏振光产生和检测的复合波片组的优化设计方法，能够对复合波片组中的四个晶片的厚度进行优化，降低不同入射面、不同角度入射的多束光经过复合波片组后，光矢量的两个正交分量之间的位相延迟量的差别，提高偏振光的产生和检测精度。本发明的一种用于偏振光产生和检测的复合波片组的优化设计方法，包括如下步骤步骤I、计算求得入射光波经过第一复合波片后的P分量和s分量之间的相位延迟δ1
权利要求
1.一种用于偏振光产生和检测的复合波片组的优化设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 步骤I、计算求得入射光波经过第一复合波片后的P分量和S分量之间的相位延迟δ I
全文摘要
本发明公开了一种用于偏振光产生和检测的复合波片组的优化设计方法，首先计算由两个正晶片组成的第一复合波片对任意入射面、任意入射角度入射的光波产生的两个正交分量的相位延迟，两个负晶片组成的第二复合波片对任意入射面、任意入射角度入射光波产生的两个正交分量的相位延迟，第一复合波片和第二复合波片组成的复合波片组对任意入射面、任意入射角度的光波产生的两个正交分量的总的相位延迟。然后对四个晶片的厚度进行优化设计，使不同入射面、不同角度入射光的两个正交分量之间的相位延迟量的差别小于±0.5度，由此提高了偏振检测的精度。该方法适用在任意入射面内、以任意角度入射到四片及4片以上波片构成的复合波片组的情况。
文档编号G02B27/00GK102902076SQ20121043331
公开日2013年1月30日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者李艳秋, 董娟 申请人:北京理工大学